OFDM信道估計

.,基于導頻的OFDM信道估計,霍俊彥學號：04081101602004年12月22日,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,OFDM發(fā)展及基本原理,OFDM發(fā)展史自從20世紀80年代以來，OFDM已經(jīng)在數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、WLAN中廣泛應用1995年，ETSI制定了DAB標準1997年，DVB標準也開始投入使用1998年，IEEE802.11選擇OFDM作為WLAN的物理層接入方案。,.,OFDM發(fā)展及基本原理,基本原理將發(fā)送的數(shù)據(jù)流分散到許多個子載波上，使各個子載波的信號速率大為降低，從而能夠提高抗多徑和抗衰落的能力。為了提高頻譜利用率，OFDM中各個子載波頻譜有1/2重疊，但保持正交，在接收端通過相關解調(diào)技術分離出各載波，同時消除碼間干擾的影響。,.,OFDM發(fā)展及基本原理,系統(tǒng)模型,.,OFDM發(fā)展及基本原理,信道估計的必要性信道估計是通信領域的一個研究熱點，它是進行相關檢測，解調(diào)，均衡的基礎。根據(jù)調(diào)制方式(差分或非差分)的不同，在接收端采用不同的解調(diào)方法。如果發(fā)射機采用非差分調(diào)制方案，則接收機就必須采用相干解調(diào)。而在相干解調(diào)中每個子載波必須是同步的或者相位的偏移是已知的。為了在接收機上產(chǎn)生這些信息，我們必須進行信道估計來為信道傳輸系數(shù)提供估計值。,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,信道估計的基本方法,信道估計的分類非盲估計在估計階段首先利用導頻來獲得導頻位置的信道信息，然后為下面獲得整個數(shù)據(jù)傳輸階段的信道信息做好準備盲估計不使用導頻信息，通過使用相應信息處理技術獲得信道的估計值,.,信道估計的基本方法,比較基于導頻符號的信道估計優(yōu)點：信道估計具有實時性，可以應用于時變信道缺點：頻譜利用率低盲信道估計優(yōu)點：頻率利用率高缺點：信道估計需要積累一定的時間，不適用于時變信道,.,信道估計的基本方法,在基于OFDM的新一代無線通信系統(tǒng)中，由于傳輸速率較高，并且需要使用相干檢測（coherentdetection）技術獲得較高的性能，因此通常使用非盲估計獲得較好的估計效果，這樣可以更好的跟蹤無線信道的變化，提高接收機性能。,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,基于導頻的OFDM信道估計方法,基本過程在發(fā)送端適當位置插入導頻，接收端利用導頻恢復出導頻位置的信道信息，然后利用某種處理手段（如內(nèi)插，濾波，變換等）獲得所有時段的信道信息,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息如何較好的恢復出所有時刻信道的信息,基本步驟,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入,(a)梳狀導頻插入,(b)塊狀導頻插入,.,基于導頻的OFDM信道估計方法,性能比較梳狀導頻插入在所有的OFDM符號中特定的子載波位置放置導頻需要估計導頻處的信道響應又要使用內(nèi)插方法計算出其余頻點處的信道響應塊狀導頻插入在特定間隔的OFDM符號的所有子載波上放置導頻適合于信道慢變的情況,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,基于導頻的OFDM信道估計方法,估計準則最小均方誤差（MMSE）最大似然估計（MLE）最小平方（LS）,如何最有效地從導頻位置恢復出導頻時刻的信道信息,研究任務,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,基于導頻的OFDM信道估計方法,研究任務利用在數(shù)據(jù)流中插入一定數(shù)量的已知數(shù)據(jù)（導頻）來進行信道估計，這樣就可以通過已知點上的信道響應的采樣值來估計出整個信道的響應,實現(xiàn)方式,基于MMSE的的改進信道估計技術使用近似方法實現(xiàn)信道估計,.,基于導頻的OFDM信道估計方法,基于MMSE的的改進信道估計技術通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息的最優(yōu)準則是MMSE，理論可以得到最小均方誤差意義上（MMSE準則）的最佳濾波器是二維維納濾波器（Wienerfilter）。但是二維濾波的方法比較復雜(需要信道的某些信息)且計算量非常大。將二維濾波器分解成為兩個級聯(lián)的一維濾波器：一個頻域濾波器和一個時域濾波器，這里頻域濾波器利用信道的頻域相關信息進行濾波，時域濾波器利用信道的時域相關信息濾波。,.,基于導頻的OFDM信道估計方法,使用近似方法實現(xiàn)信道估計利用已有的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對真實信道的擬合，一般采用內(nèi)插方法，常用的內(nèi)插方法有線性內(nèi)插，高斯內(nèi)插以及cubic內(nèi)插的方法。內(nèi)插方法本身的優(yōu)勢在于不需要信道統(tǒng)計特性和實現(xiàn)簡單,.,主要內(nèi)容,OFDM發(fā)展史及基本原理信道估計的基本方法基于導頻的OFDM信道估計方法,發(fā)送端導頻的選擇與插入接收端導頻位置信道信息獲取的方式通過導頻位置獲取的信道信息恢復出所有時刻信道的信息,信道估計的實現(xiàn),.,信道估計的實現(xiàn),分散在OFDM符號中的一個已知的位置，,.,信道估計的實現(xiàn),.,信道估計的實現(xiàn),信道估計的目的就是通過接收到的Z來估計信道的頻率響應H。常用有兩種信道估計方法：最大似然準則(MLE)和最小均方誤差準則(MMSE)。,.,信道估計的實現(xiàn),最大似然估計,可以得到h的最大似然估計,.,信道估計的實現(xiàn),最小均方誤差準則(MMSE),在無線信道中，假設h是一個Rayleigh分布的L*1復矢量,.,信道估計的實現(xiàn),仿真條件,帶寬B=2